DE19859283C2 - Vorrichtung zum Mischen von Gas und Luft für einen Brenner - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Gas und Luft für einen mit einem Gas-Luftgemisch gespeisten Brenner, bei dem der Druck und/oder die Menge des Gases in Abhängigkeit von dem Druck und/oder der Menge der zuge­ führten Luft mittels eines Gas-Luft-Verbundreglers mit Kennlinien-Drossel geregelt wird und zumindest in der Zündphase das zugeführte Gas mit einer Zusatzmenge angereichert wird.

Wie die DE 43 08 484 A1 zeigt, ist es bekannt, beim Zündvorgang den Gas­ anteil im Gas-Luftgemisch zu erhöhen, um den Schadstoffanteil in diesem Betriebszustand klein zu halten. Dabei ist, wie die DE 30 22 181 C2 zeigt, eine aus vielen Komponenten bestehende Gas-Luft-Verbundregeleinrichtung erforder­ lich. Eine derartige bekannte Gas-Luft-Verbundregeleinrichtung erfordert einen erheblichen Teile- und Montageaufwand und ist daher nicht kostengünstig her­ stellbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass die zur Anreicherung des Gasanteils erforderlichen Kom­ ponenten im Teile- und Montageaufwand vereinfacht und in den Herstellkosten reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kennlinien- Drossel ein Bypass aus Anreicherungsventil mit nachgeschalteter Anreicherungs- Drossel parallel geschaltet ist, dass das Anreicherungs-Ventil, die Anreicherungs- Drossel und die Kennlinien-Drossel in einer Armatur zu einer konstruktiven Baueinheit zusammengefasst sind, dass die Baueinheit eine Kammer mit Gasein­ lass und Gasauslass aufweist, dass ein Drosselkegel mehr oder weniger an den Gasauslass heranführbar ist und dadurch einen ersten Weg vom Gaseinlass zum Gasauslass festlegt und dass der Drosselkegel einen Kanal aufweist, der mittels eines Ankers des Anreicherungs-Ventils zu öffnen und zu schließen ist und bei angesteuertem Anreicherungs-Ventil einen zweiten Weg vom Gaseinlass zum Gasauslass freigibt.

Die konstruktive Baueinheit aus Anreicherungs-Ventil, Anreicherungs-Drossel und Kennlinien-Drossel reduziert den Teileaufwand für die Gas-Luft-Verbund­ regeleinrichtung beachtlich und kann mit wenig Montageaufwand in die Gas- Luft-Verbundregeleinrichtung integriert werden, ohne die Ansteuerung derselben verändern zu müssen.

So kann nach wie vor so verfahren werden, dass die zeitliche Ansteuerung des Anreicherungs-Ventils in den Zündphasen zeitlich begrenzt ist, oder dass bei kritischen Betriebsphasen in Abhängigkeit von zugeordneten Betriebsparametern an Anreicherungs-Ventil ansteuerbar ist.

Als Betriebsparameter für kritische Betriebsphasen kann eine gemessene Tempe­ ratur oder ein gemessener Ionisationsstrom verwendet werden.

Der Einsatz der Baueinheit in einer Gas-Luft-Verbundregeleinrichtung hat sich dadurch bewährt, dass die Baueinheit dem Gas-Verbundregler nachgeschaltet ist, dem ein Regelsignal in Form einer Druckdifferenz zuführbar ist, die an einer in der Luftzuführung zum Brenner eingeschleiften Luft-Drossel abgreifbar ist. Die Zufuhr des Gases erfolgt dabei über ein Sicherheitsventil mit erhöhtem Druck.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Blockschaltbild eine Gas-Luft-Verbundregeleinrichtung mit einer Baueinheit zur Gasanreicherung in kritischen Betriebsphasen, insbe­ sondere Zündphasen,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Gasanreicherung und

Fig. 3 im Schnitt eine konstruktive Ausführung der Baueinheit aus Kennlinien-Drossel, Anreicherungs-Ventil und Anreicherungs- Drossel.

Wie das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt, steht das Gas am Eingang einer Arma­ tur 3 mit erhöhtem Druck pe an und gelangt über ein Sicherheitsventil 1 auf den Eingang eines Gas-Luft-Verbundreglers 2, dem eine einstellbare Kennlinien- Drossel C nachgeschaltet ist.

Wie mit der Bezeichnung ΔpLuft angedeutet ist, wird der Gas-Luft-Verbundregler 2 mit einer Druckdifferenz angesteuert, die an einer nicht dargestellten Luft- Drossel in der Luftzufuhr zum Brenner abgegriffen wird. Nach dem Passieren der Kennlinien-Drossel C gelangt das Gas mit dem Druck pa zum Brenner. Der Druck pa ist dabei abhängig von der Druckdifferenz Δp in der Luftzufuhr. Als Regel­ größe für den Gas-Luft-Verbundregler 2 kann auch die dem Brenner zugeführte Luftmenge verwendet werden.

Im Diagramm der Fig. 2 stellt sich die mit C bezeichnete Arbeitskennlinie pa = f(ΔpLuft) ein und wie die Pfeile am Punkt C dieser Arbeitskennlinie zeigen, kann mit der Kennlinien-Drossel C die Steigung der Arbeitskennlinie verkleinert oder vergrößert werden.

Der Kennlinien-Drossel C ist ein Bypass aus einem Anreicherungs-Venti A mit nachgeschalteter Anreicherungs-Drossel B parallelgeschaltet. Bei nicht ange­ steuertem Anreicherungs-Ventil A ist der Bypass geschlossen und an der Ar­ beitsweise des Gas-Luft-Verbundregelers 2 mit der Kennlinien-Drossel C ändert sich nichts. Wird jedoch das Anreicherungs-Ventil 1, das vorzugsweise als Elek­ tromagnetventil ausgebildet ist, angesteuert, dann öffnet der Bypass und bildet einen weiteren Weg für das dem Brenner zuzuführende Gas. Wie das Diagramm nach Fig. 2 zeigt, wird die Arbeitskennlinie so verändert, dass dem Brenner eine Zusatzmenge an Gas zugeführt wird, was sich bei gleichbleibender Regelgröße am Gas-Luft-Verbundregler 2 in erhöhtem Ausgangsdruck pa äußert. Die Aus­ legung der Armatur 3 kann auch so sein, dass sich die Menge und/oder der Druck der Gase änderte(n). Das Diagramm nach Fig. 2 läßt mit der gestrichelten Arbeitskennlinie und dem A markierten Pfeil diese Gasanreicherung erkennen, wobei die Pfeile an dem Arbeitspunkt B anzeigen, dass durch die Anreicherungs- Drossel B die Steigung der neuen (gestrichelten) Arbeitskennlinie ebenfalls ver­ kleinert oder vergrößert und damit die Einsatzmenge und/oder der Druck für das zum Brenner geführte Gas mehr oder weniger verändert werden kann.

Die Anreicherungs-Drossel B kann auch auf eine vorgegebene Zusatzmenge an Gas eingestellt sein, d. h. nicht einstellbar sein, wie eine in Fig. 3 im Schnitt dar­ gestellte Baueinheit aus Anreichungs-Ventil A, Anreicherungs-Drossel B und Kennlinien-Drossel C zeigt.

Das Anreicherungsventil A umfasst neben der Erregersignale 30 auf dem Spulen­ körper 90 mit der Abdeckung 30.01 einen Anker 70, der unter Spannung einer Feder 60 eine Dichtscheibe gegen einen Drosselkegel 130 drückt.

Der Anker 70 ist in einem Führungsstück 80 verstellbar, das in einem Lagerstück 110 mittels Gewindeverbindung axial verstellbar ist. Die Verstellung erfolgt über eine Einstellschraube 10, die zum Führungsstück 80 hin mittels eines Dichtungs­ ringes 40 abgedichtet ist. Weitere Dichtungsringe 100 und 120 dichten zwi­ schen Führungsstück 80 und Lagerstück 110 bzw. zwischen Lagerstück 110 und Magnetflußbügel 20 des Elektromagneten ab.

Das von dem Gas-Luft-Verbundregler 2 kommende Gas tritt über die untere Öffnung (= Gaseinlaß) in eine Kammer der Baueinheit ein und stößt auf den Drosselkegel 130. Der Drosselkegel 130 kann mittels der Einstellschraube 10 zu­ sammen mit dem Führungsstück 80 im Lagerstück 110 axial verstellt werden, da das Führungsstück 80 über eine Gewindeverbindung mit dem Lagerteil 110 in Verbindung steht. Da der Drosselkegel 130 und der Anker 70 mit der Feder 60 mit dem Führungsstück 80 verstellt werden, ändert sich bei dieser Ver­ stellung die Zuordnung dieser Teile untereinander nicht. Es wird lediglich der Drosselkegel 130 mehr oder weniger an den Gasanlaß herausgeführt und so ein erster Weg für das Gas zum Gasauslaß (rechts) der Kammer festgelegt, der den stationären Betrieb des Brenners zugeordnet ist.

Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, weist der Drosselkegel 130 eine zen­ trische Bohrung auf, die mit einer am Anker 70 stirnseitig angebrachten Dicht­ scheibe verschlossen ist. Wird nun die Spule 30 erregt, dann wird der Anker 70 entgegen der Wirkung der Feder 50 hochgezogen und die Dichtscheibe hebt von dem Drosselkegel 130 so weit ab, dass ein zweiter Weg für das Gas geöffnet wird, der über die Bohrung des Drosselkegels 130 und seitlichen Bohrungen im Führungsstück 80 wieder in die Kammer und zu dem Gasauslaß führt. Damit wird die erwünschte Gasanreicherung erreicht.

Sobald die Erregung der Spule 30 abgeschaltet wird, stellt die Feder 60 den Anker 70 wieder in die in Fig. 3 gezeigte Schließstellung zurück.

In der Antriebsstellung des Anreicherungs-Ventils A wird der Anschlag des Ankers 70 über eine Dichtscheibe 50 gedämpft.

Die Baueinheit nach Fig. 3 wird mit dem Gaseinlaß und Gasauslaß der nicht näher bezeichneten Kammer in die in Fig. 1 gezeigte Armatur 3 eingeschleift.

Die Ansteuerung der Spule 30 der Baueinheit nach Fig. 3 legt fest, wann und wie lange die Anreicherung erfolgt. Der Kaltstart kann damit sicherer gemacht werden, dass eine zeitlich begrenzte Ansteuerung in der Zündphase erfolgt. Das in dem zentralen Steuergerät des Brenners anstehende Zündsignal kann dafür verwendet werden.

Die Ansteuerung des Anreicherungs-Ventils A kann auch über andere Betriebs­ parameter erfolgen, die kritische Betriebsphasen erkennen lassen und eine Anreicherung des Gas-Luftgemisches erforderlich machen. So kann z. B. eine Steuerung über eine gemesene Temperatur oder über einen gemessenen Ionisa­ tionsstrom vorgenommen werden, die kritische Betriebsfälle kennzeichnen, für die eine derartige Gasanreicherung sinnvoll ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Mischen von Gas und Luft für einen mit einem Gas- Luftgemisch gespeisten Brenner, bei dem der Druck und/oder die Menge des Gases in Abhängigkeit von dem Druck und/oder der Menge der zu­ geführten Luft mittels eines Gas-Luft-Verbundreglers mit Kennlinien- Drossel geregelt wird und zumindest in der Zündphase das zugeführte Gas mit einer Zusatzmenge angereichert wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kennlinien-Drossel (C) ein Bypass aus Anreicherungsventil (A) mit nachgeschalteter Anreicherungs-Drossel (B) parallel geschaltet ist,
dass das Anreicherungs-Ventil (A), die Anreicherungs-Drossel (B) und die Kennlinien-Drossel (C) in einer Armatur (3) zu einer konstruktiven Baueinheit zusammengefasst sind,
dass die Baueinheit eine Kammer mit Gaseinlass und Gasauslass aufweist,
dass ein Drosselkegel (130) mehr oder weniger an den Gasauslass heran­ führbar ist und dadurch einen ersten Weg vom Gaseinlass zum Gasaus­ lass festlegt und
dass der Drosselkegel (130) einen Kanal aufweist, der mittels eines Ankers (70) des Anreicherungs-Ventils (A) zu öffnen und zu schließen ist und bei angesteuertem Anreicherungs-Ventil (A) einen zweiten Weg vom Gaseinlass zum Gasauslass freigibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Ansteuerung des Anreicherungs-Ventils (A) in den Zündphasen zeitlich begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei kritischen Betriebsphasen in Abhängigkeit von zugeordneten Betriebsparametern an Anreicherungs-Ventil (A) ansteuerbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter eine gemessene Temperatur oder ein gemes­ sener Ionisationsstrom verwendet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit dem Gas-Verbundregler (2) nachgeschaltet ist, dem ein Regelsignal (ΔpLuft) in Form einer Druckdifferenz zuführbar ist, die an einer in der Luftzuführung zum Brenner eingeschleiften Luft-Drossel abgreifbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gas-Verbundregler (2) das Gas über ein Sicherheitsventil (1) mit erhöhtem Druck (pe) zuführbar ist.